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제안 방법
- 나노입자의 광촉매 특성 평가를 위해 메틸렌블루 용액에 UV광을 조사하여 시간 변화에 따른 분해율 측정이 이루어졌다. 또한 객관적인 광촉매 특성 분석을 위해 광촉매로서 많이 알려진 상용 P-25 입자와의 특성 비교를 수행하였다. 연소합성된 TiO2 아나타제 입자의 경우 상용 P-25입자와 비교하였을 때 약간의 분해율의 차이를 나타내었으나 최종적으로 두 종류 입자 모두 거의 유사한 메틸렌블루 용액의 분해율을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
- 아나타제 나노입자의 광촉매 특성을 평가하기 위하여 메틸렌블루 용액의 분해율을 측정하였다. 또한 광촉매로서 객관적인 평가를 위해 상용 P-25 입자와 비교 실험을 수행하였다.
- 입자와 용액의 완전 혼합을 위해 교반기(MS-300)가 이용되었으며 상온에서 이루어졌다. 메틸렌블루 용액이 담겨진 비이커는 주위를 감싸 주위로부터의 빛의 투과를 막았으며 상부에 석영 유리판을 사용하여 이물질의 유입은 차단하고 UV광은 석영 유리판을 투과될 수 있게 하였다.
- 0×106 μg/m3의 농도로 용해시켰다. 메틸렌블루 용액이 담겨진 비이커에 연소합성된 TiO2 입자와 일반적으로 메틸렌블루 분해 실험에 많이 사용되는 상용 P-25 입자를 80mg으로 각각 첨가하였다. 입자와 용액의 완전 혼합을 위해 교반기(MS-300)가 이용되었으며 상온에서 이루어졌다.
- 본 논문에서는 수소를 연료로 하는 확산화염을 매개로 하여 전구체(TTIP)를 화염의 온도변화를 통하여 TiO2 입자를 만들었다. 생성된 입자는 포집되어 XRD와 SEM분석을 통하여, 입자의 결정 상과 형태가 파악되었다.
- 본 연구의 실험 과정은 Fig. 1에서 보는 것처럼, 전구체 TTIP를 버너에 이송하는 운반기체(Ar), 연료(H2), 산화제(N2 및 O2)를 질량유량조절기(MFCs)를 통하여 일정량을 공급하며, 전구체인 TTIP는 일정한 온도 조절을 통하여 아르곤과 함께 버너에 공급하였다.
- Jang 등(7)은 확산화염에서 TiCl4 를 전구체로 사용하여 화염 조건을 변화시켜 평균 입경 15~30nm의 아나타제 결정구조를 가진 입자를 만들었다. 생성된 TiO2 나노입자를 평균 크기에 따라 메틸렌블루 용액에 첨가하여 농도 분해율을 측정하였다. 메틸렌블루 농도는 투입된 입자의 평균 크기가 작을수록 분해율이 더욱 뛰어남을 보고하였다.
- 생성된 TiO2 나노입자의 광촉매 특성 평가를 위해 메틸렌블루 용액에 UV광을 조사하여 시간 변화에 따른 분해율 측정이 이루어졌다. 또한 객관적인 광촉매 특성 분석을 위해 광촉매로서 많이 알려진 상용 P-25 입자와의 특성 비교를 수행하였다.
- 입자를 만들었다. 생성된 입자는 포집되어 XRD와 SEM분석을 통하여, 입자의 결정 상과 형태가 파악되었다. 연소합성된 TiO2 입자는 순수한 아나타제 결정구조를 가진 것으로 측정되었으며, SEM 이미지로 파악된 입자의 크기는 약 35~65nm였으며, 형태는 독립적인 구형을 띄며 전체적으로 큰 차이가 없는 입자임을 확인 할 수 있었다.
- 연소합성된 TiO2 아나타제 나노입자의 광촉매 특성을 평가하기 위하여 메틸렌블루 용액의 분해율을 측정하였다. 또한 광촉매로서 객관적인 평가를 위해 상용 P-25 입자와 비교 실험을 수행하였다.
- 이상의 선행 연구자들의 결과를 참고하여 본 연구에서는 전구체로 TTIP를 사용하며 수소를 연료로 하는 확산화염을 이용하여 화염 온도에 따라 생성된 입자의 특성 분석을 수행하였으며, 생성된 입자는 상용 P-25 입자와 비교함으로서 입자의 광촉매 특성 평가를 하였다. 포집된 입자는 형태와 구조를 파악 위해서 SEM (scanning electron microscope)과 XRD (x-ray diffraction)를 사용하였으며, 메틸렌블루 농도 측정은 분광측정기(spectrophotometer)를 통해 분석되었다.
- 입자의 광촉매 특성 평가를 위해 메틸렌블루(C16H18CIN3S)를 증류수에 2.0×106 μg/m3의 농도로 용해시켰다.
- 이상의 선행 연구자들의 결과를 참고하여 본 연구에서는 전구체로 TTIP를 사용하며 수소를 연료로 하는 확산화염을 이용하여 화염 온도에 따라 생성된 입자의 특성 분석을 수행하였으며, 생성된 입자는 상용 P-25 입자와 비교함으로서 입자의 광촉매 특성 평가를 하였다. 포집된 입자는 형태와 구조를 파악 위해서 SEM (scanning electron microscope)과 XRD (x-ray diffraction)를 사용하였으며, 메틸렌블루 농도 측정은 분광측정기(spectrophotometer)를 통해 분석되었다.
- 화염을 통하여 생성된 입자의 포집은 입자의 소결과 입자의 변화를 배제하기 위하여 화염의 하류지역인 150mm에서 입자를 30mm×30mm 스테인리스 스틸 기판을 사용하여 일정 시간 체류시켜 포집하였다.
대상 데이터
- UV램프(Uvitec, LF-204.LS)는 365nm의 파장으로 조사되었으며 각각의 샘플은 30분 간격으로 추출되었다. 샘플이 담겨진 유리병 역시 빛의 투과를 막기 위해 개별적으로 포장되었다.
- 화염의 온도측정은 직경 127μm의 R-형 (Pt/Pt-13%Rd) 열전대를 사용하였다.
이론/모형
- 2는 본 실험에서 사용된 확산버너에서 발생하는 화염과 화염의 위치에 따른 온도 분포를 나타내는 것이다. Table 1에 나타낸 실험조건에 따라 화염의 축방향 온도 분포를 버너 팁(tip)에서 10mm부터 160mm까지 5mm 간격으로 10회 반복하여 측정한 결과를 나타내었으며, 이는 열전대 급속삽입법으로 측정하였다. 가로축은 화염의 온도를 나타내며 세로축은 화염의 축방향 높이를 나타낸다.
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